[Détermination, par la méthode capacitive, de la teneur en eau liquide et de la constante diélectrique dans un milieu poreux]
Un dispositif de sonde capacitive a été mis au point pour déterminer la teneur en eau liquide et la constante diélectrique dans un milieu poreux consolidé. Cette technique utilise les propriétés diélectriques de l'eau, de l'air, et du substrat minéral. Le procédé expérimental est décrit pour des échantillons séchés au four à 323 K. On peut alors évaluer la constante diélectrique de l'échantillon en fonction de sa teneur en eau. On trouve une relation affine dans le cas des pierres calcaires de Caen à 293 K. Ceci est ensuite mis en perspective avec d'autres résultats empiriques obtenus sur des sols ainsi qu'avec des modèles classiques d'homogénéisation de diélectriques hétérogènes et indéformables.
A capacitive sensor-based apparatus has been settled to determine the liquid water amount and dielectric constant in consolidated porous media. This technique relies on the dielectric properties of water, air, and mineral substrate. The experimental procedure is described for successively oven-dried samples at 323 K. It allows us to determine the sample dielectric constant as a function of the sample water amount. For limestones from Caen region, an affine relationship is found at 293 K. This is then compared with other empirical soils data and with existing homogeneisation techniques applied to undeformable heterogeneous dielectrics.
Accepté le :
Publié le :
Mot clés : Milieux poreux, Teneur en eau, Eau interstitielle, Diélectrique, Capteur capacitif, Homogénéisation
Teddy Fen-Chong 1 ; Antonin Fabbri 1 ; Jean-Pierre Guilbaud 1 ; Olivier Coussy 1
@article{CRMECA_2004__332_8_639_0,
author = {Teddy Fen-Chong and Antonin Fabbri and Jean-Pierre Guilbaud and Olivier Coussy},
title = {Determination of liquid water content and dielectric constant in porous media by the capacitive method},
journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
pages = {639--645},
publisher = {Elsevier},
volume = {332},
number = {8},
year = {2004},
doi = {10.1016/j.crme.2004.02.028},
language = {en},
}
TY - JOUR AU - Teddy Fen-Chong AU - Antonin Fabbri AU - Jean-Pierre Guilbaud AU - Olivier Coussy TI - Determination of liquid water content and dielectric constant in porous media by the capacitive method JO - Comptes Rendus. Mécanique PY - 2004 SP - 639 EP - 645 VL - 332 IS - 8 PB - Elsevier DO - 10.1016/j.crme.2004.02.028 LA - en ID - CRMECA_2004__332_8_639_0 ER -
%0 Journal Article %A Teddy Fen-Chong %A Antonin Fabbri %A Jean-Pierre Guilbaud %A Olivier Coussy %T Determination of liquid water content and dielectric constant in porous media by the capacitive method %J Comptes Rendus. Mécanique %D 2004 %P 639-645 %V 332 %N 8 %I Elsevier %R 10.1016/j.crme.2004.02.028 %G en %F CRMECA_2004__332_8_639_0
Teddy Fen-Chong; Antonin Fabbri; Jean-Pierre Guilbaud; Olivier Coussy. Determination of liquid water content and dielectric constant in porous media by the capacitive method. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 332 (2004) no. 8, pp. 639-645. doi : 10.1016/j.crme.2004.02.028. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2004.02.028/
[1] Non-linear binding and the diffusion–migration test, Transport in Porous Media, Volume 53 (2003), pp. 51-74
[2] The premelting of ice and its environmental consequences, Rep. Progr. Phys., Volume 58 (1995), pp. 115-167
[3] A capacitive soil moisture sensor, J. Hydrology, Volume 185 (1996), pp. 137-146
[4] Free and/or bound water by dielectric measurements, Food Chem., Volume 82 (2003), pp. 29-34
[5] Dielectric properties and influence of conductivity in soils at one to fifty megahertz, Soil Sci. Soc. Am. J., Volume 54 (1990), pp. 332-341
[6] Dielectric properties and structure of water at room temperature: new experimental data in 5 Hz–13 MHz frequency range, Phys. Chem. Earth (A), Volume 25 (2000) no. 2, pp. 201-207
[7] Time domain reflectometry as a tool to understand the dielectric response of volcanic soils, Geoderma, Volume 2025 (2003), pp. 1-18
[8] T. Zakri, Contribution à l'étude des propriétés diélectriques de matériaux poreux en vue de l'estimation de leur teneur en eau : modèles de mélange et résultats expérimentaux, Ph.D. thesis, Institut National Polytechnique de Grenoble, October 1997
[9] Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines, Water Resources Res., Volume 16 (1980) no. 3, pp. 574-582
[10] Dielectric water content sensors: time domain versus frequency domain, Symposium and Workshop on Time Domain Reflectometry in Environmental Infrastructure and Mining Application, September 1994 , pp. 23-33
[11] Méthodes diélectriques de mesure de la teneur en eau dans les matériaux de génie civil, Journées de Physique, Les Arcs, 14–17 décembre 1987 (G. Raimbault, ed.) ( December 1988 ), pp. 157-164
[12] Mesure de l'humidité des sols par une méthode capacitive : analyse des facteurs influençant la mesure, Agronomie, Volume 13 (1993), pp. 57-73
[13] Soil water content measurement with a high-frequency capacitance sensor, J. Agric. Engrg. Res., Volume 71 (1998), pp. 395-403
[14] N.L. Tran, P. Chaigne, A. Philippe, Mesure des teneurs en eau des sols par les méthodes électriques – étude d'une méthode capacitive, Rapport de recherche des lpc n∘5, Laboratoire Central des Ponts & Chaussées, Paris, 1970
[15] Capacitive sensor for water content measurements in centrifuged porous media (J. Garnier; L. Thorel; E. Haza, eds.), International Symposium on Physical Modelling and Testing in Environmental Geotechnics, La Baule, France, Laboratoire Central des Ponts & Chaussées, 15–17 may, 2000, pp. 11-18
[16] SDEC FRANCE, Z.I. de la Gare – 37310 Reignac sur Indre, France, Notice d'utilisation : humidimètre pour sols et sables HMS9000 – Document n∘9992214, July 1999
[17] The dielectric properties of water in its different states of interaction, J. Solution Chem., Volume 26 (1997) no. 11, pp. 1049-1112
[18] Cours de Physique de Berkeley: Électricité et Magnétisme, Dunod, 1998
[19] Handbook of Chemistry and Physics 2001–2002, CRC Press, 2001
[20] Random Heterogeneous Materials – Microstructure and Macroscopic Properties, Springer, 2002
[21] Introduction à la micromécanique des milieux poreux, Presses de l'École Nationale des Ponts & Chaussées, 2003
[22] Homogénéisation des milieux diélectriques et conducteurs (M. Bornert; P. Gilormini; T. Bretheau, eds.), École Thématique du CNRS : Homogénéisation en Mécanique et Physique des Matériaux, La Londe les Maures 18–29 août, 2003
Cité par Sources :
Commentaires - Politique